Waterkringloop.

De fasen op een rij

De kringloop bestaat uit een aantal fasen die continu en gelijktijdig plaatsvinden. Verdamping brengt vloeibaar water als waterdamp de atmosfeer in. Boven oceanen gebeurt dit op grote schaal; boven land speelt ook transpiratie mee — de afgifte van water door bladeren. Samen worden die soms aangeduid als evapotranspiratie.

In de atmosfeer koelt waterdamp af bij het stijgen. De damp condenseert rond kleine deeltjes (stof, zout) tot druppels: een wolk. Verdere afkoeling of samenklontering levert neerslag op — regen, sneeuw, hagel of mist.

Op het land volgt water meerdere routes. Een deel stroomt over het oppervlak naar beken en rivieren (afstroming). Een deel sijpelt de bodem in (infiltratie) en vult het grondwater aan. Planten nemen water op via hun wortels en geven het via de bladeren weer af. Op de duur bereikt het meeste water opnieuw de oceaan, en begint de kringloop opnieuw.

De zon als motor

Verdamping kost energie. De warmte die nodig is om vloeibaar water in damp om te zetten, heet latente warmte. Die wordt geleverd door zonnestraling. Als de damp later condenseert, komt diezelfde energie weer vrij in de atmosfeer. Dat is de drijvende kracht achter weersystemen — zonder de waterkringloop geen wolken, geen neerslag en geen orkanen.

De temperatuurverschillen op aarde sturen waar verdamping en neerslag gebeuren. In de tropen verdampt veel; in subtropische gebieden valt relatief weinig regen, waardoor daar woestijnen liggen. De gematigde zones, zoals Nederland, krijgen regen vooral via fronten en oceanische luchtmassa's.

Reservoirs en verblijftijd

Water bevindt zich op aarde in een aantal grote reservoirs. De oceanen zijn verreweg het grootste. Daarnaast zijn er ijskappen en gletsjers, grondwater, oppervlaktewater (meren, rivieren) en de atmosfeer. Een molecuul water blijft gemiddeld een paar dagen in de atmosfeer voordat het weer als neerslag valt. In de diepe oceaan of in een ijskap kan een watermolecuul honderden tot duizenden jaren blijven.

Door deze trage reservoirs reageert de kringloop niet onmiddellijk op veranderingen. Smelten van landijs voegt water toe aan oceanen. Veranderingen in temperatuur veranderen de hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer. Waterdamp is zelf een sterk broeikasgas, wat een terugkoppeling vormt met de koolstofkringloop en het klimaat.

De waterkringloop op het land

In een stroomgebied volgt water een traject van waterscheiding naar zee. Onderweg wordt het opgenomen door bodem en vegetatie, ververst het meren, voedt het grondwater en draagt het sediment naar lager gelegen gebieden. Die wisselwerking met de bodem speelt een rol in vrijwel elke andere kringloop: opgeloste stoffen reizen mee. Stikstof, fosfor en koolstof bewegen voor een belangrijk deel via water.

Vegetatie speelt een grotere rol dan vaak gedacht. Een volwassen boom kan honderden liters water per dag verdampen via de bladeren. In bossen wordt zo aanzienlijk meer water aan de atmosfeer toegevoegd dan boven kaal land. Dat heeft gevolgen voor lokale neerslagpatronen.

Menselijke invloed

De fysieke waterkringloop verandert niet wezenlijk door menselijk handelen — het totale watervolume blijft gelijk. Wel verandert de verdeling, snelheid en kwaliteit. Verstedelijking vermindert infiltratie en versterkt afstroming. Onttrekking van grondwater voor irrigatie of drinkwater put in sommige regio's voorraden uit. Stuwdammen veranderen rivierregimes. Vervuiling — onder andere door eutrofiering en plasticafval — beïnvloedt waterkwaliteit. Klimaatverandering verschuift neerslagpatronen: sommige gebieden worden droger, andere natter.

Koppeling met andere kringlopen

De waterkringloop staat niet op zichzelf. Water is het oplosmiddel waarin vrijwel alle biologische en geochemische reacties plaatsvinden. Het transporteert opgeloste stoffen door bodem en oceaan. Voor de koolstofkringloop is water onmisbaar: in oceanen lost CO₂ op, en zonder water geen fotosynthese. In de stikstofkringloop draagt water nitraat door bodem en grondwater. In de gesteentekringloop doet water aan verwering en sedimentatie.